大氣探測激光雷達網絡和星載激光雷達技術綜述

大氣探測激光雷達網絡和星載激光雷達技術綜述

摘要：大氣探測激光雷達以精細的時空分辨率、髙探測精度和連續廓線數據獲

取能力成為大氣探測強有力的工具。通過激光雷達觀測網絡和星載激光雷達，可

以獲得大空間尺度持續的四維大氣信息，滿足環境、氣象和氣候研究的需要。介

紹了目前存在的比較重要的激光雷達網絡和航天強國的星載激光雷達計劃。

關鍵詞：大氣激光雷達；網絡化探測；星載探測；環境監測

引言

激光雷達具有精細的時間分辨率、優越的方向性和相干性、大的垂直探測跨

度、高的探測精度和實時快速的數據獲取能力，已經成為大氣探測強有力的工具

可用來探測氣瘠膠和云、溫度、大氣密度、水汽、臭氧、溫室氣體、風場、能見

度、大氣邊界層等．激光雷達根據運載平臺的不同，可分為地基式、車載式、船

載式、機載式、星載式激光雷達．單站的地基激光雷達、車載激光雷達、機載激

光雷達在觀測范圍方面都有一定的區域限制，難以進行全球范圍的連續式觀測。

但是在氣候研究中，僅有局部的大氣探測信息是遠遠不夠的。為了適應全球氣候

和環境變化對氣象資料的空間分布和時間分布演變資料的迫切需求，在世界氣象

響，自創建以來一直持續收集歐洲地區的氣溶膠垂直分布的地基觀測數據。２０

０７年ＥＡＲＬＩＮＥＴ已在歐洲大陸建成２５個站點，目前有４８個站點，活

躍站點有２８個。這些激光雷達站點不僅配備了偏振－米激光雷達，還配備了拉

曼激光雷達。

1.3ＧＡＬＩＯＮ

世界氣象組織和有關研究機構組建了ＧＡＬＩＯＮ。ＧＡＬＩＯＮ的主要目

標是基于全球不同地區已經存在的和正在發展的許多大氣氣溶膠激光雷達觀測網，

逐步形成具有足夠的空間覆蓋、髙時空分辨率和觀測精度的全球觀測網，獲得大

氣氣溶膠各種參數及其垂直分布及時間演變特征，以研究其氣候變化效應，評估

和改進氣候模式的性能，進行空氣質量評估與預報、突發事件（沙塵暴、森林火

災、火山爆發）煙羽氣溶膠的探測和星載激光雷達的探測驗證與資料補充。ＧＡ

ＬＩＯＮ是在全球尺度上觀測氣溶膠關鍵參數的四維分布，大氣氣溶膠參數包括：

特定波長上的后向散射和消光系數、激光雷達比、Ａｎｇｓｔｒｏｍｓ系數和退

偏振比的垂直廓線，以及吸收和單散射反照率的垂直廓線，微物理性質（例如體

積和表面濃度，尺寸分布參數，折射率）等。

1.4ＭＰＬＮＥＴ

ＭＰＬＮＥＴ２０００年開始正式運行，由美國ＮＡＳＡ創建。用來不間斷、

系統。

結語

激光雷達具有精細的時空分辨率、髙探測精度和實時快速的數據獲取能力，

在大氣探測方面發揮出獨特的優勢，已經成為大氣探測強有力的工具．相比于單

站的地基激光雷達，激光雷達網絡和星載激光雷達技術具有更突出的優勢：可以

持續、大空間尺度或者全球范圍地探測大氣，得到大氣氣溶膠和云、臭氧、水汽、

溫室氣體或其他大氣成分四維分布信息，獲得全球范圍的大氣參數廓線資料，有

助于研究全球變化，評估和改善氣候模型，改進天氣預報模式，為節能減排提供

基礎數據信息等。

參考文獻：

[1]鞠洪波，陳永富，鄭新江，等.沙塵暴監測技術[M].北京：中國林業出版社，

2008：73-77.

[2]王青梅，張以謨.氣象激光雷達的發展現狀[J].氣象科技，2006，34（3）：

246-249.